Гидра — класс Гидрозои: органы чувств, нервная и пищеварительная системы, размножение

Общее строение

Тело гидры имеет вид продолговатого мешочка, стенки которого состоят из двух слоёв клеток — эктодермы и энтодермы.

Между ними лежит тонкая студенистая неклеточная прослойка — мезоглея, служащая опорой.

Эктодерма формирует покров тела животного и состоит из нескольких видов клеток: эпителиально-мускульные, промежуточные и стрекательные.

Самые многочисленные из них — эпителиально-мускульные.

Эктодерма

эпителиально-мускульная клетка

За счёт мускульных волоконец, лежащих в основании каждой клетки, тело гидры может сокращаться, удлиняться и изгибаться.

Между эпителиально-мускульными клетками находятся группы мелких, округлых, с большими ядрами и небольшим количеством цитоплазмы клеток, называемых промежуточными.

При повреждении тела гидры, они начинают усиленно расти и делиться. Они могут превращаться в остальные типы клеток тела гидры, кроме эпителиально-мускульных.

В эктодерме находятся стрекательные клетки, служащие для нападения и защиты. В основном они расположены на щупальцах гидры. Каждая стрекательная клетка содержит овальную капсулу, в которой свёрнута стрекательная нить.

Строение стрекательной клетки со свернутой стрекательной нитью

Если добыча или враг прикоснётся к чувствительному волоску, который расположен снаружи стрекательной клетки, в ответ на раздражение стрекательная нить выбрасывается и вонзается в тело жертвы.

Строение стрекательной клетки с выброшенной стрекательной нитью

По каналу нити в организм жертвы попадает вещество, способное парализовать жертву.

Существует несколько типов стрекательных клеток. Нити одних пробивают кожные покровы животных и вводят в их тело яд. Нити других обвиваются вокруг добычи. Нити третьих — очень клейкие и прилипают к жертве. Обычно гидра «стреляет» несколькими стрекательными клетками. После выстрела стрекательная клетка погибает. Новые стрекательные клетки формируются из промежуточных.

Как питаются пресноводные гидры?

Гидра — хищник, пищей ей служат инфузории, мелкие рачки — дафнии, циклопы и другие, иногда попадается более крупная добыча в виде личинки комара или небольшого червя. Рыбоводческим прудам гидры даже могут наносить вред, поедая выклюнувшихся из икры мальков рыб.

Охоту гидры легко наблюдать в аквариуме. Широко раскинув свои щупальца, так что они образуют ловчую сеть, гидра висит щупальцами вниз. Если долго наблюдать за сидящей гидрой, можно видеть, что ее тело все время медленно раскачивается, описывая передним концом круг. Плывущий мимо циклоп задевает за щупальца и начинает биться, чтобы освободиться, но скоро, пораженный стрекательными клетками, затихает.

Парализованная добыча подтягивается щупальцем ко рту и поглощается. При успешной охоте маленький хищник раздувается от проглоченных рачков, темные глазки которых просвечивают сквозь стенки тела. Гидра может проглотить и добычу крупнее ее самой. При этом рот хищницы широко раскрывается, а стенки тела растягиваются. Иногда изо рта гидры торчит часть непоместившейся добычи.

Строение внутреннего слоя клеток

Энтодерма выстилает изнутри всю кишечную полость. В её состав входят пищеварительно-мускульные и железистые клетки.

Энтодерма

Пищеварительная система

Пищеварительно-мускульных клеток больше других. Мускульные волоконца их способны к сокращению. Когда они укорачиваются, тело гидры становится более тонким. Сложные движения (передвижение «кувырканием»), происходит за счёт сокращений мускульных волоконцев клеток эктодермы и энтодермы.

Каждая из пищеварительно-мускульных клеток энтодермы имеет 1-3 жгутика. Колеблющиеся жгутики создают ток воды, которым пищевые частички подгоняются к клеткам. Пищеварительно-мускульные клетки энтодермы способны образовывать ложноножки, захватывать и переваривать в пищеварительных вакуолях мелкие пищевые частицы.

Строение пищеварительно-мускульной клетки

Имеющие в энтодерме железистые клетки выделяют внутрь кишечной полости пищеварительный сок, который разжижает и частично переваривает пищу.

Строение желистой клетки

Добыча захватывается щупальцами с помощью стрекательных клеток, яд которых быстро парализует мелких жертв. Координированными движениями щупалец добыча подносится ко рту, а затем с помощью сокращений тела гидра «надевается» на жертву. Пищеварение начинается в кишечной полости (полостное пищеварение), заканчивается внутри пищеварительных вакуолей эпителиально-мускульных клеток энтодермы (внутриклеточное пищеварение). Питательные вещества распределяются по всему телу гидры.

Когда в пищеварительной полости оказываются остатки жертвы, которые невозможно переварить, и отходы клеточного обмена, она сжимается и опорожняется.

Дыхание

Гидра дышит растворённым в воде кислородом. Органов дыхания у неё нет, и она поглощает кислород всей поверхностью тела.

Кровеносная система

Отсутствует.

Выделение

Выделение углекислого газа и других ненужных веществ, образующихся в процессе жизнедеятельности, осуществляется из клеток наружного слоя непосредственно в воду, а из клеток внутреннего слоя — в кишечную полость, затем наружу.

Нервная система

Под кожно-мускульными клетками располагаются клетки звездчатой формы. Это нервные клетки (1). Они соединяются между собой и образуют нервную сеть (2).

Нервная система и раздражимость гидры

Если дотронутся до гидры (2), то в нервных клетках возникает возбуждение (электрические импульсы), которое мгновенно распространяется по всей нервной сети (3) и вызывает сокращение кожно-мускульных клеток и всё тело гидры укорачивается (4). Ответная реакция организма гидры на такое раздражение — безусловный рефлекс.

Кишечная полость

Внутреннее строение гидры рассмотрим более подробно. Тело гидры похоже на продолговатый мешочек. Его стенки состоят из двух слоев клеток, между которыми расположено межклеточное вещество (мезоглея). Таким образом, внутри тела имеется кишечная (гастральная) полость. Пища проникает в неё через ротовое отверстие. Интересно то, что у гидры, которая в данный момент не ест, рот практически отсутствует. Клетки эктодермы смыкаются и срастаются так же, как на остальной поверхности тела. Поэтому каждый раз перед тем как поесть, гидре приходится заново прорывать рот.

Строение гидры пресноводной позволяет ей менять место своего жительства. На подошве животного имеется узкое отверстие – аборальная пора. Через неё из кишечной полости может выделяться жидкость и небольшой пузырек газа. С помощью этого механизма гидра способна открепиться от субстрата и всплыть к поверхности воды. Таким нехитрым способом, при помощи течений, она расселяется по водоему.

Половые клетки

С приближением холодов осенью в эктодерме гидры из промежуточных клеток образуются половые клетки.

Различают два вида половых клеток: яйцевые, или женские половые клетки, и сперматозоиды, или мужские половые клетки.

Яйца находятся ближе к основанию гидры, сперматозоиды развиваются в бугорках, расположенных ближе к ротовому отверстию.

Яйцевая клетка гидры похожа на амёбу. Она снабжена ложноножками и быстро растет, поглощая соседние промежуточные клетки.

Строение яйцевой клетки гидры

Строение сперматозоида гидры

Сперматозоиды по внешнему виду напоминают жгутиковых простейших. Они покидают тело гидры и плавают с помощью длинного жгутика.

Лучевая симметрия

Рассмотрим подробнее внешнее строение гидры. Таблица поможет запомнить части тела и их назначение.

Телу гидры, как и многих других животных, ведущих прикрепленный образ жизни, присуща лучевая симметрия. Что это такое? Если представить себе гидру и вдоль туловища провести воображаемую ось, то щупальца животного будут расходиться от оси во все стороны, подобно лучам солнца.

Строение тела гидры продиктовано ее образом жизни. Она прикрепляется к подводному предмету подошвой, свешивается вниз и начинает покачиваться, исследуя окружающее пространство с помощью щупалец. Животное охотится. Так как гидра подстерегает добычу, которая может появиться с любой стороны, то симметричное лучеобразное расположение щупалец оптимально.

Оплодотворение. Размножение

Сперматозоид подплывает к гидре с яйцевой клеткой и проникает внутрь нее, причем ядра обеих половых клеток сливаются. После этого ложноножки втягиваются, клетка округляется, на ее поверхности выделяется толстая оболочка — образуется яйцо. Когда гидра погибает и разрушается, яйцо остается живым и падает на дно. С наступлением тёплой погоды живая клетка, находящаяся внутри защитной оболочки, начинает делиться, образующиеся клеточки располагаются в два слоя. Из них развивается маленькая гидра, которая выходит наружу через разрыв оболочки яйца. Таким образом, многоклеточное животное гидра в начале своей жизни состоит всего из одной клетки — яйца. Это говорит о том, что предки гидры были одноклеточными животными.

Бесполое размножение гидры

При благоприятных условиях гидра размножается бесполым путём. На теле животного (обычно в нижней трети туловища) образуется почка, она растет, затем формируются щупальца и прорывается рот. Молодая гидра отпочковывается от материнского организма (при этом материнский и дочерний полипы прикрепляются щупальцами к субстрату и тянут в разные стороны) и ведет самостоятельный образ жизни. Осенью гидра переходит к половому размножению. На теле, в эктодерме закладываются гонады — половые железы, а в них из промежуточных клеток развиваются половые клетки. При образовании гонад гидр формируется медузоидный узелок. Это позволяет предполагать, что гонады гидры — сильно упрощенные споросаки, последний этап в ряду преобразования утраченного медузоидного поколения в орган. Большинство видов гидр раздельнополы, реже встречается гермафродитизм. Яйцеклетки гидр быстро растут, фагоцитируя окружающие клетки. Зрелые яйцеклетки достигают диаметра 0,5—1 мм. Оплодотворение происходит в теле гидры: через специальное отверстие в гонаде сперматозоид проникает к яйцеклетке и сливается с ней. Зигота претерпевает полное равномерное дробление, в результате которого образуется целобластула. Затем в результате смешанной деламинации (сочетание иммиграции и деламинации) осуществляется гаструляция. Вокруг зародыша формируется плотная защитная оболочка (эмбриотека) с выростами-шипиками. На стадии гаструлы зародыши впадают в анабиоз. Взрослые гидры погибают, а зародыши опускаются на дно и зимуют. Весной продолжается развитие, в паренхиме энтодермы путем расхождения клеток образуется кишечная полость, затем формируются зачатки щупалец, и из-под оболочки выходит молодая гидра. Таким образом, в отличие от большинства морских гидроидных, у гидры отсутствуют свободноплавающие личинки, развитие у неё прямое.

Чем гидроидные отличаются от других кишечнополостных?

Гидроидные — это наиболее просто устроенные кишечнополостные с чётко выраженным двухслойным строением.

• Это единственный класс, в состав колоний которого могут входить как полипы, так и медузы.
• Только среди представителей этого класса книдарий есть пресноводные виды.
• У гидроидных полипов никогда не бывает перегородок в гастральной полости, а их нервная система не образует ганглиев и органов чувств.
• У гидроидных медуз, в отличие от сцифоидных, радиальные каналы неветвящиеся.
• Нематоцисты гидроидных залегают только в эпидермисе (эктодерме), но разнообразие их стрекательных клеток велико.
• В мезоглее нет никаких клеток.
• Гонады из половых клеток формируются либо в гастродермисе, либо в эпидермисе.
• В целом для них характерно чередование поколений медузы (полового поколения) и полипа (бесполого поколения). Но у многих видов одно из этих поколений (обычно медуза) подавлено или совсем отсутствует. В последнем случае оставшееся поколение (обычно полип) становится половым.
• Скелет (есть не у всех) выделяется наружу эктодермой в виде кутикулы, иногда пропитанной кальцием.
• У гидроидных медуз по краю зонтика расположена особая перепонка — парус (веллум).
• На щупальцах медуз расположен один тип органов чувств: либо только статоцисты (чаще всего), либо глазки, глазные пятна или сложно устроенные органы зрения с хрусталиками. Статоцисты — это органы равновесия, они представляют собой замкнутые пузырьки, выстланные чувствительным эпителием и заполненные жидкостью. Внутри каждого пузырька (их у медуз находятся кусочки карбоната кальция, выполняющие роль статолитов.

Гидроидные Дальнего Востока

Регенерация

Гидра обладает очень высокой способностью к регенерации. При разрезании поперек на несколько частей каждая часть восстанавливает «голову» и «ногу», сохраняя исходную полярность — рот и щупальца развиваются на той стороне, которая была ближе к оральному концу тела, а стебелек и подошва — на аборальной стороне фрагмента. Целый организм может восстанавливаться из отдельных небольших кусочков тела (менее 1/100 объёма), из кусочков щупалец, а также из взвеси клеток. При этом сам процесс регенерации не сопровождается усилением клеточных делений и представляет собой типичный пример морфаллаксиса.

Рефлексы

Строение гидры таково, что она способна чувствовать изменение температуры, химического состава воды, а также прикосновения и другие раздражители. Нервные клетки животного способны возбуждаться. Например, если дотронуться до него кончиком иглы, то сигнал от ощутивших прикосновение нервных клеток передастся остальным, а от нервных клеток – к эпителиально-мускульным. Кожно-мускульные клетки среагируют и сократятся, гидра сожмется в комок.

Такая реакция – яркий пример рефлекса. Это сложное явление, состоящее из последовательных этапов – восприятия раздражителя, передачи возбуждения и ответной реакции. Строение гидры очень простое, поэтому и рефлексы однообразны.

Передвижение

В спокойном состоянии щупальца вытягиваются на несколько сантиметров. Животное медленно водит ими из стороны в сторону, подстерегая добычу. При необходимости гидра может медленно передвигаться.

«Шагающий» способ передвижения

«Шагающий» способ передвижения гидры

Изогнув своё тело (1) и прикрепившись щупальцами к поверхности предмета (субстрата), гидра подтягивает к переднему концу тела подошву (2). Затем шагающее движение гидры повторяется (3,4).

Описание и образ жизни

Обычный обитатель водоемов, пресноводный полип под названием гидра относится к кишечнополостным животным. Он представляет собой студенистую полупрозрачную трубку длиной до 1 см. Одним концом, на котором расположена своеобразная подошва, прикрепляется к водным растениям. С другой стороны тела имеется венчик с множеством (от 6 до 12) щупалец. Они способны вытягиваться до нескольких сантиметров в длину и служат для поиска добычи, которую гидра парализует стрекательным уколом, подтягивает щупальцами к ротовой полости и проглатывает.

Основу питания составляют дафнии, личинки комаров, мальки рыб, циклопы. В зависимости от цвета съеденной пищи меняется и окраска полупрозрачного тела гидры.

Благодаря сокращению и расслаблению покровно-мускульных клеток этот организм может суживаться и утолщаться, вытягиваться в стороны и медленно передвигаться. Проще говоря, больше всего на передвигающийся и живущий самостоятельной жизнью желудок походит пресноводная гидра. Размножение же ее, несмотря на это, происходит довольно высокими темпами и разными способами.